§ 13. Електричні і магнітні явища

Електричні явища.

Термін «електрика» ввійшов у науку значно раніше, ніж були винайдені електричні лампочки, праски, холодильники — усе, без чого важко уявити наш побут. Походить цей термін від грецького слова «електрон», що означає «сонячний камінь». Так стародавні греки називали бурштин — скам’янілу смолу хвойних дерев, які росли на Землі багато тисяч років тому. Давньогрецькі вчені помітили, що бурштинове намисто, натерте хутром чи вовною, притягує до себе легкі ворсинки, пух та інші тіла. Це явище назвали електризацією.

Тіло, яке після натирання притягує до себе інші тіла, називають наелектризованим або кажуть, що йому надано електричного заряду. Якщо наелектризувати пластмасовий гребінець, розчісуючи сухе волосся, то ви помітите, що воно прилипатиме до гребінця. Це відбувається тому, що під час тертя волосся та гребінець наелектризувалися, тобто у них з’явився електричний заряд. Електричні заряди бувають позитивні й негативні.

Заряджені тіла взаємодіють. Різнойменно заряджені тіла притягуються, а однойменно заряджені — відштовхуються (мал. 47). Позитивні заряди позначають символом «+» (плюс), негативні — символом «-» (мінус).

Навколо зарядженого тіла існує електричне поле. Ми його не бачимо, але заряджені тіла взаємодіють саме завдяки електричному полю. Воно виконує роботу з притягування різнойменно заряджених тіл і відштовхування однойменно заряджених тіл.

Магнітні явища. Роботу може виконувати і магнітне поле, що існує навколо магніту.

Серед вас, напевне, не знайдеться таких, хто б ніколи не бачив, як діє магніт (мал. 48). Кожен може згадати дію магнітної стрілки компаса. А дехто зможе розповісти, як за допомогою магніту знаходив невидиму на килимі голку або змушував «танцювати» металеві ошурки.

Ми ходимо по величезному магніту — Землі. Магнітна стрілка компаса щомиті відчуває магнітну дію Землі й указує одним кінцем на північ, а другим — на південь. Це відбувається тому, що і навколо Землі, і навколо магнітної стрілки є магнітне поле. Про його існування люди дізналися порівняно недавно — приблизно 300 років тому. Але дію магнітного поля Землі використовували дуже давно. Природний магнітний залізняк застосовували у перших примітивних компасах чотири тисячі років тому. Відомості про «магнітний камінь», підвішений на нитці або встановлений на дощечці, що плаває на поверхні води, зустрічаються у багатьох стародавніх рукописах.

У різноманітних приладах використовуються штучні магніти, їх одержують, намагнічуючи сталеві тіла відповідної форми електричним струмом. Кожен магніт має два полюси: північний (ЇЧ) і південний (в) (мал. 48). Це ті частини магніту, де його дія виявляється найсильніше.

Магніти взаємодіють між собою: різнойменними полюсами притягуються, однойменними — відштовхуються (мал. 48,3). Магніт діє на сталеві й залізні предмети (мал. 48, 1; 49,1).

Постійні магніти застосовуються у мікрофонах, телефонах, магнітофонах, дзвінках, електромузичних інструментах, автомобільному та авіаційному обладнанні.

У тисячах приладів використовуються різноманітні магніти, їх маса може бути різною: від кількох грамів до тисяч кілограмів.

Ми живемо у магнітному полі Землі. Щодня дедалі більше з’ясовується вплив магнітного поля на живі організми.

Для допитливих Про електризацію тіл

Коли вчені дослідили будову атома (мал. 18), з’ясувалося, що найменші частинки, які рухаються навколо ядра, також мають електричний заряд. Тому ці частинки й назвали електронами. В атомі ядро й електрони заряджені різнойменно. Ядро атома заряджене позитивно, а електрони — негативно. Заряд ядра дорівнює сумарному зарядові електронів, тому загалом атом не має електричного заряду, тобто він нейтральний. А це означає, що тіла довкола нас також нейтральні, бо вони складаються з атомів чи молекул, які мають однакову кількість позитивних і негативних зарядів.

А як виникають заряди на тілах? Коли, наприклад, бурштин, скло чи пластмасу потерти об шовк або хутро, то під час тертя електрони деяких атомів від одного тіла відриваються й переміщаються на інше тіло. Унаслідок цього тіла заряджаються:

одні — позитивно, інші — негативно. Таким чином, на одних тілах є надлишок електронів, а на інших є атоми, від яких відірвалися електрони. Наприклад, коли ми розчісуємося, електрони волосин і гребінця перерозподіляються. У результаті волосся набуває одного виду заряду, а гребінець — іншого.

Якщо натерти скляну паличку шовком, то до неї будуть притягуватися дрібні шматочки паперу (мал. 49,2).

Електричні заряди бувають позитивні й негативні. Однойменно заряджені тіла відштовхуються, різнойменно заряджені тіла притягуються.

У будь-якого магніту два полюси: північний і південний. Різнойменними полюсами магніти притягуються, а однойменними — відштовхуються.

1 Які види зарядів ти знаєш? 2. Як взаємодіють однойменно й різнойменно заряджені тіла? 3. Які бувають магніти? 4. Які полюси має магніт? 5. Як взаємодіють магніти?

? 1. Наведи приклади застосування людиною електричних явищ,

2.    Наведи приклади використання людиною магнітних явищ.

3.    Розкажи про електричні та магнітні явища у природі. 4. Порівняй взаємодію електричних зарядів і магнітів. Вкажи спільне і відмінне у їх взаємодії.

1. Чи могла б людина обійтися без використання електричних явищ? 2. Доведіть, що магнітне поле має енергію, тобто здатне виконувати роботу.

Для допитливих

Про електричні та магнітні явища

—    Що означає вислів «електричний струм»? — запитала Улянка Лесика.

—    Слово «струм» споріднене зі словом «струмінь». Струмінь води — це рух води у певному напрямку. А електричний струм — це рух електричних зарядів у певному напрямку.

—    Як примусити електричні заряди рухатися у певному напрямку?

—    Це непросте запитання. Молекули складаються з атомів, а вони — з позитивно зарядженого ядра, навколо якого рухаються негативно заряджені електрони. Тому ядро притягує електрони.

У атомах деяких речовин електрони слабо притягуються ядром, вони покидають атоми й рухаються вільно. До таких речовин належать метали, їх називають провідниками.

Якщо один кінець провідника зарядити позитивно, а другий — негативно, то електрони, які вільно рухаються у провіднику, будуть притягуватися до позитивно зарядженого кінця провідника і відштовхуватися від негативно зарядженого його кінця. Так виникне спрямований рух електронів у провіднику.

—    А як же створити різні заряди на кінцях провідника? — запитала Улянка.

—    Розглянь батарейку. Вона має два полюси. На одному позначено «+», на другому «-». Це означає, що полюси батарейки мають позитивний і негативний заряди. Батарейка створює різні заряди на кінцях під’єднаного до неї провідника.

Якщо металевими провідниками з’єднати полюси батарейки через вимикач із лампочкою, то лампочка світитиме, коли вимикач замкнений. У цьому з’єднанні, яке називають електричним колом (мал. 50), батарейка є джерелом струму, а електрична лампочка — його споживачем. Джерело струму, споживач, вимикач та провідники утворюють електричне коло. Його можна зобразити схематично (мал. 51).

—    Мабуть, не всі речовини проводять електричний струм. Бо як можна було б його вмикати і вимикати? — поцікавилася Улянка.

—    Так. Є провідники й непровідники електричного струму, або ізолятори (мал. 52).

—    Коли ти робив «компас» (мал. 53), то голку намагнічував один раз магнітом, а інший — електричним струмом від батарейки. Звідки ти знав, що це можливо? — допитувалася Улянка.

—    Я знав, що електричні і магнітні явища пов’язані між собою. Дідусь мені розповідав, що відкриття цього зв’язку було початком ери електрифікації. Створення електростанцій я пов’язую зі спостережливістю одного студента...

—    А що ж він зробив? — поцікавилася Улянка.

—    Він помітив, що магнітна стрілка, яка стояла біля провідника, відхилилася, коли професор вмикав струм. І сказав про це професорові.

Улянка замислилася, а потім сказала:

—    Я також буду розвивати свою спостережливість.

Домашні досліди

1.3 батарейки, двох пластинок фольги й лампочки складіть електричне коло, З’єднайте пластинки скріпками з батарейкою. Під’єднайте інші кінці пластинок до лампочки. Що ви спостерігаєте? Замініть одну з пластинок фольги паперовою стрічкою. Що спостерігаєте?

2. Виготовте «компас». Для цього намагнітьте голку, провівши по ній магнітом, проткніть нею корок і опустіть на воду, налиту в миску. Чому голка встановлюється у певному напрямку, як би ви не повертали миску? Якщо ви маєте компас, перевірте, чи справді голка розташовується у напрямку з півночі на південь (мал. 54).

Це матеріал із підручника Природознавство 5 клас В.Р. Ільченко